CN210466051U - 一种冗余飞控计算机故障注入测试系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种冗余飞控计算机故障注入测试系统，该系统为地面测试系统，在进行冗余飞控计算机测试时使用，由手动故障注入模块、程控故障注入模块和故障注入软件组成，手动故障注入模块位于故障注入测试装置内，程控故障注入模块位于仿真装置内，故障注入软件在测试终端内运行，所述故障注入功能可在线完成，能有效检出芯片级故障，可通过故障注入软件直观验证冗余切换逻辑，故障定位准确可靠，且兼容原冗余飞控计算机及仿真装置的接口和软件，具有不影响原有冗余容错计算机及仿真装置信号功能和信号走向的特点。
Description
技术领域
本实用新型属于仿真测试设备技术及应用领域，具体的说是一种无人机飞行控制仿真测试设备。
背景技术
在无人机飞行控制半实物仿真测试实验中，常用的硬件故障注入的一种方法是采取割线、跳线等方式模拟信号通断，测试故障类型大多数不可在线注入，测试手段复杂操作繁琐，只能在特定的实验场所进行仿真测试，而且在测试过程中飞控计算机极易受到破坏，硬件故障注入的另一种方法是采取增加通断控制电路的方式模拟信号通断，这种方式虽然可通过程序控制在线注入，但是改变了原冗余飞控计算机的信号功能和信号走向，并非对实际信号的真实模拟，而且增加的通断控制电路例如继电器或程控电路寿命较低；常用的软件故障注入方法是通过修改仿真软件或者修改飞控软件增加测试代码，通过遥控指令触发的方式模拟故障注入，若要在运行时注入故障，需使用软件定时来触发实际的注入时间。这种测试方法流程复杂，增加的测试代码改变了飞控软件的运行时序和路径，而且故障类型覆盖率较低，不能充分直观的验证芯片级故障及各类通信信号故障。
实用新型内容
本实用新型主要解决无人机飞行控制半实物仿真测试实验的现有技术中测试流程复杂、故障覆盖率低、通断控制电路寿命低、不可在线故障注入、与原飞控程序兼容性不好等问题。
为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是通过以下方式实现的：
一种冗余飞控计算机故障注入测试系统，所述系统包括故障注入测试装置、仿真装置及测试终端，故障注入测试装置、仿真装置及测试终端依次连接，在故障注入测试装置内设置手动故障注入模块，在仿真装置内设置程控故障注入模块。
所述手动故障注入模块包含双通道的电源单元、ARM处理单元、FPGA处理单元、仲裁单元、信号处理单元，上述电源单元、ARM处理单元、FPGA处理单元、仲裁单元均设置输入端，信号处理单元设置输入端与输出端，所述每一个单元的输入端均设置开关，信号处理单元的输出端连接仿真装置的程控故障注入模块的输入端；
所述程控故障注入模块设置输入端与输出端，输入端连接手动故障注入模块内信号处理单元的输出端，输出端设置网络通讯装置。
在故障注入测试装置内设置手动故障注入模块，即一种可进行手动故障注入的冗余飞控计算机模块，所述冗余飞控计算机模块的输出端连接仿真装置内的程控故障注入模块，程控故障注入模块的输出端连接测试终端。
所述电源单元提供28V和5V故障信号，所述ARM 处理单元提供3.3V、TLP、WDG、FRAM、DPRAM、SYNC和OSC故障信号，所述FPGA处理单元提供3.3V、2.5V、1.25V、EPCS、FSMC、TX、RX和OSC故障信号，仲裁单元提供3.3V、2.5V、1.25V、CTL、SELFSTATE、FSWITCH和OSC故障信号，信号处理单元提供数字量信号、模拟量信号、离散量信号和频率量信号故障信号，每一种故障信号均设置一个开关进行触发。
所述开关为机械开关或拨码开关。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
1）硬件类注入故障在原机载型冗余容错计算机电路基础上通过串联或并联机械开关/拨码开关实现，不改变原有信号走向，避免出现对实际信号进行改动造成的非真实模拟或错误模拟；机械方式实现，可靠性高，寿命长；
2）软件类注入故障在原有仿真功能基础上增加程控故障注入模块，对正常通信信号进行截获更改，透明传输，不影响原有仿真功能；程控故障注入模块与故障注入软件间通过基于POSIX标准的Socket网络编程进行通信，通用性强；
3）本系统结合硬件类注入故障与软件类注入故障，故障覆盖全面，可在线完成验证芯片级故障及各类通信信号故障，可直观充分验证冗余飞控计算机的仲裁故障逻辑和传感器设备的切换逻辑；
4）故障注入测试装置完全包含原冗余飞控计算机的全部功能，可替代原冗余飞控计算机作为测试用飞控计算机，适合外场携带用作仿真、测试、训练、排故。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本系统的原理框图；
图2为手动故障注入测试信号分类图；
图3为故障注入软件的控制界面。
其中手动故障注入模块1、程控故障注入模块2、测试终端3。
具体实施方式
下面对本实用新型做进一步的详细说明：
如图1所示，本实用新型为一种冗余飞控计算机故障注入测试系统，由手动故障注入模块1、程控故障注入模块2和测试终端3组成。手动故障注入模块1位于故障注入测试装置内，程控故障注入模块2位于仿真装置内，在测试终端3内运行故障注入软件。在进行故障注入仿真测试前先搭建故障注入测试系统，将故障注入测试装置与仿真装置用专用仿真线缆连接，将仿真装置与测试终端用直连网线连接。
故障注入仿真测试按故障注入类型分为硬件类注入故障和软件类注入故障，在本系统中，硬件类注入故障在故障注入测试装置上操作完成，软件类注入故障在测试终端3内的故障注入软件的操作界面上完成。
在实施硬件类注入故障时，确保故障注入软件发出正常的报文数据，所有的故障通断控制开关处于正常位，启动仿真装置和故障注入测试装置，监控故障注入软件的界面。硬件故障可按照信号类型分类，如电源供电故障、芯片损坏故障、同步总线故障、交叉通信故障、存储器读写故障、数字量信号故障、模拟量信号故障、离散量信号故障和频率信号故障等；也可按照单元分类，如图2所示，电源单元11分为28V和5V故障，ARM 处理单元12分为3.3V、TLP（光耦）、WDG（看门狗）、FRAM（铁电）、DPRAM（双口RAM）、SYNC（同步）和OSC（晶振）故障，FPGA处理单元13分为3.3V、2.5V、1.25V、EPCS（FPGA配置芯片）、FSMC（通信总线）、TX（扩展串口发送端）、RX（扩展串口接收端）和OSC（晶振）故障，仲裁单元14分为3.3V、2.5V、1.25V、CTL（控制功能信号）、SELFSTATE（自检及互检状态信号）、FSWITCH（强制切换功能信号）和OSC（晶振）故障，信号处理单元15分为数字量信号、模拟量信号、离散量信号和频率量信号故障，涵盖了芯片供电、发送、接收、反馈、使能等故障。系统可测试硬件故障数多达240种左右，每一路故障通断控制开关代表一种硬件故障。在系统运行过程中，选择任意一路硬件故障点进行注入故障测试，将与之对应的故障通断控制开关置于故障位，故障注入测试装置中的冗余飞控计算机模块识别到硬件故障后，运行硬件故障处理软件，经仲裁逻辑判断后进行通道切换，并给出切换指令，最终结果显示在故障注入软件的界面上。在硬件故障注入成功后系统会进入相应的故障模式中，可对测试的硬件故障恢复正常，将相应的故障通断控制开关置于正常位完成硬件故障的恢复，例如硬件故障为串口信号故障类型，当恢复故障后可通过测控软件监控飞控计算机对应的处理逻辑及数据状态。
在实施软件类注入故障时，确保故障注入测试装置上所有的故障通断控制开关处于正常位，故障注入软件发出正常的报文数据，启动仿真装置和故障注入测试装置，监控故障注入软件的界面。故障注入控制软件通过Socket网络通信方式与仿真机进行数据传输，采用TCP/IP协议对故障参数配置进行了封装。故障注入软件按传感器设备分类进行模块化设计，模块内按故障类型进行了细分，可对多个传感器设备进行软件故障注入，如图3所示。例如软件注入主惯导报文中断故障，故障注入软件按照TCP/IP协议报文格式将故障参数发送给仿真装置，仿真装置内的程控故障注入接口软件实时解析TCP/IP协议格式的报文数据，通过共享内存的方式完成对主惯导仿真软件的故障参数注入，被注入故障参数的主惯导数据通过专用仿真线缆传输给故障注入测试装置，故障注入测试装置中的冗余飞控计算机模块识别到软件注入的故障后，运行传感器设备故障处理软件，经传感器设备的切换逻辑判断后进行通道切换，并给出切换指令，最终结果显示在故障注入软件的界面上。
本实用新型说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。
Claims (4)
1.一种冗余飞控计算机故障注入测试系统，其特征在于：所述系统包括故障注入测试装置、仿真装置及测试终端，故障注入测试装置、仿真装置及测试终端依次连接，在故障注入测试装置内设置手动故障注入模块，在仿真装置内设置程控故障注入模块；
所述手动故障注入模块包含双通道的电源单元、ARM处理单元、FPGA处理单元、仲裁单元、信号处理单元，上述电源单元、ARM处理单元、FPGA处理单元、仲裁单元均设置输入端，信号处理单元设置输入端与输出端，所述每一个单元的输入端均设置开关，信号处理单元的输出端连接仿真装置的程控故障注入模块的输入端；
所述程控故障注入模块设置输入端与输出端，输入端连接手动故障注入模块内信号处理单元的输出端，输出端设置网络通讯装置。
2.根据权利要求1所述的一种冗余飞控计算机故障注入测试系统，其特征在于：在故障注入测试装置内设置手动故障注入模块，所述冗余飞控计算机模块的输出端连接仿真装置内的程控故障注入模块，程控故障注入模块的输出端连接测试终端。
3.根据权利要求1所述的一种冗余飞控计算机故障注入测试系统，其特征在于：所述电源单元提供28V和5V故障信号，所述ARM 处理单元提供3.3V、TLP、WDG、FRAM、DPRAM、SYNC和OSC故障信号，所述FPGA处理单元提供3.3V、2.5V、1.25V、EPCS、FSMC、TX、RX和OSC故障信号，仲裁单元提供3.3V、2.5V、1.25V、CTL、SELFSTATE、FSWITCH和OSC故障信号，信号处理单元提供数字量信号、模拟量信号、离散量信号和频率量信号故障信号，每一种故障信号均设置一个开关进行触发。
4.根据权利要求1所述的一种冗余飞控计算机故障注入测试系统，其特征在于：所述开关为机械开关或拨码开关。
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| CN201921083290.5U CN210466051U (zh) | 2019-07-11 | 2019-07-11 | 一种冗余飞控计算机故障注入测试系统 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114355791A (zh) * | 2021-12-24 | 2022-04-15 | 重庆长安汽车股份有限公司 | 用于智能驾驶冗余功能的仿真测试方法、系统及计算机可读存储介质 |
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- 2019-07-11 CN CN201921083290.5U patent/CN210466051U/zh active Active
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| CN114355791A (zh) * | 2021-12-24 | 2022-04-15 | 重庆长安汽车股份有限公司 | 用于智能驾驶冗余功能的仿真测试方法、系统及计算机可读存储介质 |
| CN114355791B (zh) * | 2021-12-24 | 2023-06-02 | 重庆长安汽车股份有限公司 | 用于智能驾驶冗余功能的仿真测试方法、系统及存储介质 |
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